C++ 有多少互斥和cond变量？

我是pthread池上的wokring，将有五个独立的线程和一个队列。所有五个线程都在竞争从队列中获取作业，我知道我需要执行锁定/解锁和等待/发送信号的基本思想

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但我不确定应该有多少互斥和cond变量。现在我只有一个互斥体和cond变量，所有五个线程都将使用它。

一个互斥体和至少一个条件变量

一个互斥锁，因为有一个“东西”（即内存块）需要同步访问：所有工作线程和推动工作的线程之间的共享状态

对于一个或多个线程需要等待的条件，每个条件变量有一个条件变量。至少你需要一个条件变量来等待新的工作，这里的条件是：“还有更多的事情要做吗？”（或者反过来说：“工作队列是空的吗？”）

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一个更实质性的答案是，互斥体和相关条件变量之间存在一对多关系，共享状态和互斥体之间存在一对一关系。根据您告诉我们的以及您正在学习的内容，我建议您在设计中只使用一个共享状态。当或者如果您需要多个状态时，我建议您寻找一些更高级别的概念（例如渠道、未来/承诺）来建立抽象

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在任何情况下，不要将同一条件变量用于不同的互斥体。

一个互斥体和至少一个条件变量

一个互斥锁，因为有一个“东西”（即内存块）需要同步访问：所有工作线程和推动工作的线程之间的共享状态

对于一个或多个线程需要等待的条件，每个条件变量有一个条件变量。至少你需要一个条件变量来等待新的工作，这里的条件是：“还有更多的事情要做吗？”（或者反过来说：“工作队列是空的吗？”）

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一个更实质性的答案是，互斥体和相关条件变量之间存在一对多关系，共享状态和互斥体之间存在一对一关系。根据您告诉我们的以及您正在学习的内容，我建议您在设计中只使用一个共享状态。当或者如果您需要多个状态时，我建议您寻找一些更高级别的概念（例如渠道、未来/承诺）来建立抽象

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无论如何，不要对不同的互斥体使用相同的条件变量。

我认为，如果您将队列组织为堆栈/链表，则可以通过互锁操作从队列中窃取工作，而无需锁定（这将需要信号量而不是条件变量，以防止此答案注释中描述的问题）

伪代码如下所示：

候选人=负责人

if（candidate==null）等待信号量

如果（候选者==联锁比较交换（头，候选者->下一步，候选者））执行工作（候选者->数据）

否则转到1

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当然，在这种情况下，向队列中添加工作也应该通过InterlocatedCompareeExchange并向信号量发送信号。

我认为，如果您将队列组织为堆栈/链表，您可以通过互锁操作从队列中窃取工作而不必锁定（它需要信号量而不是条件变量，以防止此答案注释中描述的问题）

伪代码如下所示：

候选人=负责人

if（candidate==null）等待信号量

如果（候选者==联锁比较交换（头，候选者->下一步，候选者））执行工作（候选者->数据）

否则转到1

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当然，在这种情况下，向队列添加工作也应该通过InterconnectedCompareeExchange并向信号量发送信号。

要详细说明@Ivan的解决方案

您可以使用计数信号量+原子操作来创建非常高效的队列，而不是互斥+条件变量

semaphore dequeue_sem = 0;
semaphore enqueue_sem = 37; // or however large you want to bound your queue

排队操作只是：

wait_for(enqueue_sem)
atomic_add_to_queue(element)
signal(dequeue_sem)

出列操作是：

wait_for(dequeue_sem)
element = atomic_remove_from_queue()
signal(enqueue_sem)

“原子的添加到队列”和“原子的从队列中移除”通常是在一个紧密的循环中使用原子比较和交换来实现的

除了对称性之外，此公式还限制了队列的最大大小；如果线程在完整队列上调用enqueue（），它将阻塞。这几乎可以肯定是多线程环境中任何队列所需要的。（您的计算机内存有限；应尽可能避免不受限制地使用它。）

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如果您坚持使用互斥锁和条件变量，您需要两个条件，一个用于排队等待（deque发出信号），另一个用于相反的方式。这些条件分别表示“队列未满”和“队列未空”，且排队/出队代码类似对称。

详细说明@Ivan的解决方案

您可以使用计数信号量+原子操作来创建非常高效的队列，而不是互斥+条件变量

semaphore dequeue_sem = 0;
semaphore enqueue_sem = 37; // or however large you want to bound your queue

排队操作只是：

wait_for(enqueue_sem)
atomic_add_to_queue(element)
signal(dequeue_sem)

出列操作是：

wait_for(dequeue_sem)
element = atomic_remove_from_queue()
signal(enqueue_sem)

“原子的添加到队列”和“原子的从队列中移除”通常是在一个紧密的循环中使用原子比较和交换来实现的

除了对称性之外，此公式还限制了队列的最大大小；如果线程在完整队列上调用enqueue（），它将阻塞。这几乎可以肯定是多线程环境中任何队列所需要的。（您的计算机内存有限；应尽可能避免不受限制地使用它。）

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如果您坚持使用互斥锁和条件变量，那么您需要两个条件，一个用于排队等待（deque发送信号），另一个用于相反的方式。这些条件分别表示“队列未满”和“队列未空”，且入/出队列代码类似对称。

+1。您可能还需要另一个条件“队列未满”。无界数据结构+异步=诱人的命运+1。您可能需要“队列未满”的另一个条件